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E-book

3D-Druck für Dummies

ISBN: 978-3-527-68766-4
359 pages
September 2014
3D-Druck für Dummies (3527687661) cover image

Table of Contents

Einführung 17

Über dieses Buch 17

Törichte Annahmen 17

Symbole in diesem Buch 18

Wie dieses Buch aufgebaut ist 19

Wie es weitergeht 20

Teil I 3D-Druck – Die ersten Schritte 21

Kapitel 1 Wie 3D-Drucker zur modernen Fertigung passen 23

Additive Fertigung – Einführung 24

Definition der additiven Fertigung 25

Der Vergleich mit der traditionellen Fertigung 26

Die Vorteile der additiven Fertigung verstehen 30

Anwendungen des 3D-Drucks 35

Die Arbeit mit RepRap 35

Kapitel 2 Verschiedene Arten des 3D-Drucks 37

Die grundlegenden Formen der additiven Fertigung 38

Fotopolymer 38

Granulat 42

Laminierung 45

Schmelzschichtmodellierung (Fused Deposition Modeling, FDM) 47

Spezielle Formen der additiven Fertigung 48

Fertigung mit unterschiedlichen Materialien 48

Farbdruck 49

Grenzen der aktuellen Technologien 51

Produktionsgeschwindigkeiten 51

Größenbeschränkungen 51

Einschränkungen des Objektdesigns 52

Materialeinschränkungen 53

Kapitel 3 Anwendungen für den 3D-Druck 55

Objekte direkt per 3D-Druck erstellen 56

Schnelles Prototyping 56

Direkte digitale Fertigung 58

Wiederherstellung und Reparatur 59

Die Fertigung von Morgen – 3D-Druck 61

Haushaltswaren 62

Gebäude 62

Vollständiges Recycling 64

Formen und Gießen mit 3D-Druck 66

Verlorene Formen 66

Gesinterte Metalleinbringung 67

Künstlerische Noten und Personalisierung 67

Medizinische Implantate 67

Personalisierung von Objekten 68

Kleidung und Textilien 69

Bereitstellung von Technologie an strategischen Standorten 70

Militärische Fertigung 71

Im Weltraum 72

Teil II Ressourcen für den 3D-Druck 75

Kapitel 4 Materialien für den 3D-Druck 77

Extrudierte stranggepresste Materialien 78

Thermoplaste 78

Experimentelle Materialien 83

Extrudierte Alternativen 84

Granulat 85

Kunststoffpulver 85

Zucker und Salz 86

Metallpulver 86

Sand und natürliche Granulate 88

Lichtgehärtete Harze 88

Bioprinting 89

Bioprinting für Lebensmittel und tierische Produkte 90

Ersatz für Gewebe und Organe 91

Alternative Materialien 91

Recycelte Materialien 92

Nahrungsmittelhaltbarkeit 93

Versorgung von Menschen 94

Kapitel 5 Quellen für 3D-Druck-Objekte 95

Objektverzeichnisse 95

Verzeichnisse von Anbietern 96

Community-Verzeichnisse 97

Design auf dem Computer 99

Objekte einscannen 102

Strukturen aus Fotos erfassen 105

Vorbereitung von Modellen auf den Druck 109

3D-Modell-Viewer 109

Mesh-Modellierer 110

Mesh-Reparaturwerkzeuge 111

Teil III Die gewerbliche Seite des 3D-Drucks 113

Kapitel 6 Ausrichtung des 3D-Drucks an die Marktanforderungen 115

Demokratisierung der Herstellung 115

Abgeleitete Designs 116

Kunstgegenstände aus Museen 116

Modelle erstellen 117

Private Shops 120

Ein einzigartiges Design 121

Herstellung eines einmaligen Produkts auf Anforderung 123

Unmögliche Objekte 124

Neue Tools 126

Mehr als nur massive Bausteine 126

Ein Werkzeug für ein Werkzeug 127

Kapitel 7 Auswirkungen des 3D-Drucks auf herk¨ommliche Geschäftsbereiche 131

Umwandlung der Fertigung 131

Verlagerung der Produktionslinien 132

Verkürzung der Fertigungskette 134

Lokale Fertigung 135

Wegfall traditioneller Freigabezyklen 135

Probleme mit dem geistigen Eigentum 136

Bedrohter Schutz des geistigen Eigentums 137

Übertragung der gesetzlichen Haftung 139

Nutzung abgelaufener Patente 140

Innovationen in Bezug auf geistiges Eigentum 141

Schutz der Rechte auf geistiges Eigentum 142

Ethische Kontrollen 142

Kapitel 8 3D-Druck–Forschungsübersicht 145

Grundlegende Technologien 145

Werkzeuge für den Unterricht 145

Die 3D-Druckoptionen erweitern 147

3D-gedruckte Elektronik 148

Funktionale Designs schaffen 148

Drohnen, Roboter und militärische Anwendungen 149

Von-Neumann-Maschinen 150

Erweiterte Materialauswahl 151

Ausstattung langer Weltraummissionen 152

Möglichkeiten in der Medizin 154

Teil IV Private 3D-Drucker verwenden 155

Kapitel 9 3D-gedruckte Kunst 157

Ziergegenstände für den Körper 157

Individualisierung der Umgebung 158

Die eigene Kreativität wiederentdecken 159

Abstraktes visualisieren 162

Kapitel 10 3D-Drucker für den Verbraucher 167

3D-Drucker mit kartesischem System 167

Delta-Optionen 171

Fertigung unter Verwendung von Polarkoordinaten 174

In Entwicklung befindliche Varianten 176

Kapitel 11 Ein RepRap für Sie 179

Ihre Anforderungen an einen 3D-Drucker 179

Brauche ich einen RepRap oder einen anderen Drucker? 180

Kaufe ich einen fertigen 3D-Drucker oder einen Bausatz? 181

Offen, geschlossen und unter Lizenz 182

Auswahl eines 3D-Drucker-Designs 184

RepRap-Designs 184

3D-Drucker-Bausätze für den Privatgebrauch 189

Die experimentellen Designs 192

Weitere Maschinenkonstellationen 193

Auswahl des Druckmediums 193

Thermoplast 193

PLA/PHA-Kunststoff 194

ABS 198

Paste 198

Bauteile 200

Der Rahmen 200

Der Extruder 200

Druckplatte 203

Steuerelektronik 205

Software 205

Teil V Einen RepRap-3D-Drucker bauen 209

Kapitel 12 Montage der Bauelemente 211

Materialien finden 211

Bausätze 211

Eigenbeschaffung 214

Selbst drucken 214

eBay 215

Druckteile für die Montage der Maschine 215

Die Bewegung der Maschine verstehen 215

Bewegung entlang der Z-Achse 216

Bewegung entlang der X- und Y-Achse 220

Bau der Rahmenstruktur 222

Montage des Y-Achsen-Rahmens für den Prusa i3 227

Montage der beweglichen Achse 228

Montage der beweglichen Y-Achse des Prusa i3 231

Montage der beweglichen Z- und Y-Achsen des Prusa i3 233

Verbindung der Z-, X- und Y-Achsen 236

Die Home-Position einstellen 236

Kapitel 13 Die Steuerelektronik des RepRap 239

RepRap-Elektronik – ein Überblick 239

RAMPS 240

RAMBo 240

Sanguinololu 241

Minitronics 241

RUMBA 242

Elefu-RA V3 243

Megatronics 243

Elektronik für Ihren RepRap-3D-Drucker 245

Montagevorbereitung für die Elektronik 246

Modulare Komponenten, Sensoren und Motoren 253

Drucken ohne Computer 253

Motor-Antriebsmodule 253

Auswahl der Module für die Positionssensoren 256

Die erforderliche Stromversorgung 257

Lüfter und Beleuchtung 260

Verdrahtung und Anschlüsse bei RepRap-Druckern 262

Firmware-Konfiguration 263

Firmware-Konfiguration für den Prusa i3 265

Die Marlin-Firmware in die RAMPS-Elektronik hochladen 270

Kapitel 14 Montage des RepRap-Extruders und Aufrüstung des RepRap-Druckers 273

Thermoplast-Extrusion 273

Montage des Extruders und des Hot-Ends für den Prusa i3 279

Anbau des Faden-Fördermechanismus an die Motorwelle 280

Montage des Zwischenraddrucklagers für den Extruderantrieb 281

Anbringung des J-Kopf-Hot-Ends 281

Anbau des montierten Extruders am X-Wagen 282

Verdrahtung des Extruders an die RAMPS-Elektronik 282

Spritzen- und pastenbasierte Extrusion 283

Mehrfarbige Drucke 286

Betrieb und Upgrades des Extruders 292

Ein blockiertes Hot-End oder einen Extruder reparieren 293

Ein Extrudersortiment beschaffen 295

Extruder mit Lüftern kühlen 297

Kapitel 15 Software und Kalibrierung 301

Software für das 3D-Design und Modellressourcen 301

Design-Software 306

Überprüfung von Modellen mit netfabb 308

Slic3r 308

Slic3r konfigurieren 310

Modellverarbeitung mit Slic3r 313

Den 3D-Drucker kalibrieren 320

Nivellierung der Druckplatte 322

Einstellung der Hot-End-Temperaturregelung 323

Kalibrierung der Extruderdistanz 323

3D-gedruckte Objekte 327

Vasen, Töpfe und Tassen drucken 331

Große einteilige Objekte drucken 333

Winzige oder stark detaillierte Objekte drucken 334

Viele Objekte gleichzeitig drucken 335

Verbesserung der Druckqualität 335

Teil VI Der Top-Ten-Teil 337

Kapitel 16 Zehn Möglichkeiten, wie das schnelle Prototyping die traditionelle Fertigung ver¨andern wird 339

Schnelle Marktreife 339

Abschaffung der Massenproduktion 339

Verschiebung des Transportsektors 340

Verbrauch alternativer Materialien 340

Geringerer Materialbedarf 341

Umweltfreundlichkeit 341

Verschleiß vermeiden 341

Wegfall der Universalanfertigungen 342

Herstellen, was Sie wollen 343

Alles, was man zum Leben braucht 344

Kapitel 17 Zehn Beispiele für direkte digitale Herstellung und Personalisierung 345

3D-gedruckte Lebensmittel 345

Druck von Gewebe und Organen 345

Biologische Repliken 346

Herstellung von Kleidung und Schuhen 346

Personalisiertes Kunsthandwerk 347

Hollywood wird noch spektakulärer 347

Baukörper erstellen 347

Der Himmel ist nicht genug 348

Roboterbau 348

3D-Drucker drucken 349

Kapitel 18 Zehn unmögliche Designs, die mit der additive Fertigung geschaffen wurden 351

Personalisierte Objekte 351

Medizinische Implantate 351

Selbstreplizierende Roboter 351

Gedruckte Flugzeuge 352

Herstellung nach Bedarf und vor Ort 353

Benutzerdefinierte Objekte im Weltraum herstellen 353

Gedrucktes Finger-Food 353

Vor Ort hergestellte Objekte 353

Körperteile 354

Individuelle Medikamente 354

Stichwortverzeichnis 355

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Author Information

Kalani K. Hausman verfugt uber 20 Jahre Erfahrung als Enterprise-Architekt und IT-Berater und forscht derzeit an der Texas A&M University zum Thema 3D-Druckmaterialien.
Richard Horne (RichRap) arbeitet seit 20 Jahren als Ingenieur, Marketingfachmann und Produkdesigner in der Elektronikindustrie. Er ist am RepRap-Projekt beteiligt und vermittelt uber seinen Blog zahlreiche Ideen, um 3D-Druck fur jedermann verstandlich zu machen.
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